От какви стойности зависи разделителната способност на микроскопа? Разделителна способност и увеличение на микроскопа. Оптична система на микроскоп
Разделителната способност на окото е ограничена. Резолюцияхарактеризира разрешено разстояние, т.е. минималното разстояние между две съседни частици, при което те все още се виждат отделно. Разрешеното разстояние за невъоръжено око е около 0,2 mm. За увеличаване на разделителната способност се използва микроскоп. За изследване на структурата на металите микроскопът е използван за първи път през 1831 г. от П. П. Аносов, който изучава дамаската стомана, а по-късно, през 1863 г., от англичанина Г. Сорби, който изучава метеоритното желязо.
Разрешеното разстояние се определя от връзката:
Където л- дължина на вълната на светлината, идваща от обекта на изследване към лещата, н– показател на пречупване на средата, разположена между обекта и лещата, и а- ъглова апертура, равна на половината от ъгъла на отваряне на лъча от лъчи, влизащи в лещата, която създава изображението. Тази важна характеристика на обектива е гравирана върху рамката на обектива.
Добрите лещи имат максимален ъгъл на блендата a = 70° и sina » 0,94. Повечето изследвания използват сухи обективи, работещи във въздух (n = 1). За намаляване на разрешеното разстояние се използват потапящи лещи. Пространството между обекта и лещата се запълва с прозрачна течност (имерсия) с висок коефициент на пречупване. Обикновено се използва капка кедрово масло (n = 1,51).
Ако приемем l = 0,55 µm за видима бяла светлина, тогава минималното разделително разстояние на светлинен микроскоп е:
По този начин разделителната способност на светлинния микроскоп е ограничена от дължината на вълната на светлината. Обективът увеличава като през лупа междинния образ на обекта, който се гледа през окуляра. Окулярът увеличава междинния образ на обекта и не може да увеличи разделителната способност на микроскопа.
Общото увеличение на микроскопа е равно на произведението от увеличението на обектива и окуляра. Металографските микроскопи се използват за изследване на структурата на металите с увеличение от 20 до 2000 пъти.
Начинаещите правят често срещана грешка, като се опитват да видят структурата веднага при голямо увеличение. Трябва да се има предвид, че колкото по-голямо е увеличението на даден обект, толкова по-малка е видимата площ в зрителното поле на микроскопа. Поради това се препоръчва изследването да започне с използване на слаба леща, за да се оцени първо общият характер на металната структура върху голяма площ. Ако започнете микроанализа с помощта на силна леща, тогава много важни характеристики на металната структура може да не бъдат забелязани.
След общ оглед на структурата при малки увеличения на микроскопа се избира обектив с такава разделителна способност, че да се видят всички необходими най-малки детайли на структурата.
Окулярът е избран така, че детайлите на конструкцията, увеличени от обектива, да се виждат ясно. Ако увеличението на окуляра не е достатъчно, фините детайли на междинното изображение, създадено от обектива, няма да се видят през микроскопа и по този начин няма да се използва пълната разделителна способност на обектива. Ако увеличението на окуляра е твърде голямо, нови структурни детайли няма да бъдат разкрити, в същото време контурите на вече идентифицираните детайли ще бъдат замъглени и зрителното поле ще стане по-тясно. Собственото увеличение на окуляра е гравирано върху рамката му (например 7 x).
Микроскопът е предназначен да наблюдава малки обекти с по-голямо увеличение и по-голяма разделителна способност, отколкото осигурява лупата. Оптичната система на микроскопа се състои от две части: леща и окуляр. Микроскопската леща формира истинско увеличено обратно изображение на обекта в предната фокална равнина на окуляра. Окулярът действа като лупа и формира виртуално изображение на най-доброто разстояние за гледане. По отношение на целия микроскоп, въпросният обект се намира в предната фокална равнина.
Увеличение на микроскопа
Действието на микролещата се характеризира с нейното линейно увеличение: V ob = -Δ/F\" ob * F\" ob - фокусно разстояние на микролещата * Δ - разстоянието между задния фокус на лещата и предния фокус на окуляр, наречен оптичен интервал или оптична дължина на тръбата.
Изображението, създадено от обектива на микроскопа в предната фокална равнина на окуляра, се гледа през окуляра, който действа като лупа с видимо увеличение:
G добре =¼ F добре
Общото увеличение на микроскопа се определя като произведение от увеличението на обектива и увеличението на окуляра: G=V около *G приблизително
Ако е известно фокусното разстояние на целия микроскоп, тогава неговото видимо увеличение може да се определи по същия начин, както за лупа:
По правило увеличението на съвременните микроскопски лещи е стандартизирано и възлиза на поредица от числа: 10, 20, 40, 60, 90, 100 пъти. Увеличенията на окуляра също имат много специфични стойности, например 10, 20, 30 пъти. Всички съвременни микроскопи имат набор от обективи и окуляри, които са специално проектирани и произведени, за да пасват заедно, така че да могат да се комбинират за постигане на различни увеличения.
Зрително поле на микроскопа
Зрителното поле на микроскопа зависи от ъгловото поле на окуляра ω , в рамките на който се получава изображение с доста добро качество: 2y=500*tg(ω)/G * G - увеличение на микроскопа
За дадено ъглово поле на окуляра линейното поле на микроскопа в пространството на обекта е толкова по-малко, колкото по-голямо е видимото му увеличение.
Диаметър на изходната зеница на микроскопа
Диаметърът на изходната зеница на микроскоп се изчислява, както следва:
където А е предната бленда на микроскопа.
Диаметърът на изходната зеница на микроскопа обикновено е малко по-малък от диаметъра на зеницата на окото (0,5 - 1 mm).
Когато наблюдавате през микроскоп, зеницата на окото трябва да бъде подравнена с изходната зеница на микроскопа.
Разделителна способност на микроскопа
Една от най-важните характеристики на микроскопа е неговата разделителна способност. Според теорията на дифракцията на Abbe, границата на линейната разделителна способност на микроскопа, тоест минималното разстояние между точките на обект, които се изобразяват като отделни, зависи от дължината на вълната и числовата апертура на микроскопа:
Максималната постижима разделителна способност на оптичен микроскоп може да се изчисли въз основа на израза за апертурата на микроскопа. Ако вземем предвид, че максималната възможна стойност на синуса на ъгъла е единица, тогава за средната дължина на вълната можем да изчислим разделителната способност на микроскопа: 
Има два начина за увеличаване на разделителната способност на микроскоп: * Чрез увеличаване на апертурата на обектива, * Чрез намаляване на дължината на вълната на светлината.
Потапяне
За да се увеличи апертурата на лещата, пространството между съответния обект и лещата се запълва с така наречената имерсионна течност - прозрачно вещество с коефициент на пречупване по-голям от единица. Като такава течност се използват вода, кедрово масло, разтвор на глицерин и други вещества. Апертурите на имерсионни обективи с голямо увеличение достигат стойността , тогава максималната постижима разделителна способност на имерсионен оптичен микроскоп ще бъде. 
Приложение на ултравиолетовите лъчи
За да се увеличи разделителната способност на микроскопа, вторият метод използва ултравиолетови лъчи, чиято дължина на вълната е по-къса от тази на видимите лъчи. В този случай трябва да се използва специална оптика, която е прозрачна за ултравиолетова светлина. Тъй като човешкото око не възприема ултравиолетовото лъчение, е необходимо или да се прибегне до средства, които превръщат невидимото ултравиолетово изображение във видимо, или да се снима изображението в ултравиолетови лъчи. При дължината на вълната разделителната способност на микроскопа ще бъде.
В допълнение към повишената разделителна способност, методът за наблюдение на ултравиолетовата светлина има и други предимства. Обикновено живите обекти са прозрачни във видимата област на спектъра и следователно са предварително оцветени преди наблюдение. Но някои обекти (нуклеинови киселини, протеини) имат селективна абсорбция в ултравиолетовата област на спектъра, поради което могат да бъдат „видими“ в ултравиолетова светлина без оцветяване.
Качество на изображениетоопределен резолюция на микроскопа, т.е. минималното разстояние, на което оптиката на микроскопа може да различи поотделно две близко разположени точки. разделителната способност зависи от числовата апертура на обектива, кондензатора и дължината на вълната на светлината, с която е осветен образецът. Числовата апертура (отвор) зависи от ъгловата апертура и индекса на пречупване на средата, разположена между предната леща на обектива и кондензатора и образеца.
Ъглова бленда на обектива- това е максималният ъгъл (AOB), под който лъчите, преминаващи през препарата, могат да влязат в лещата. Числова апертура на обективаравен на произведението от синуса на половината от ъгловата апертура и индекса на пречупване на средата, разположена между предметното стъкло и предната леща на обектива. N.A. = n sinα където, N.A. - цифрова апертура; n е коефициентът на пречупване на средата между образеца и лещата; sinα е синусът на ъгъл α, равен на половината от ъгъла AOB в диаграмата.
По този начин апертурата на сухите системи (между предната леща на обектива и въздушната подготовка) не може да бъде повече от 1 (обикновено не повече от 0,95). Средата, поставена между образеца и обектива, се нарича потапяща течност или потапяне, а обектив, предназначен да работи с потапяща течност, се нарича потапяне. Благодарение на потапяне с по-висок коефициент на пречупване от въздуха е възможно да се увеличи числовата апертура на лещата и следователно разделителната способност.
Цифровата апертура на обективите винаги е гравирана върху техните рамки.
Разделителната способност на микроскопа зависи и от апертурата на кондензатора. Ако приемем, че апертурата на кондензатора е равна на апертурата на лещата, тогава формулата за разделителна способност има формата R=λ/2NA, където R е границата на разделителната способност; λ - дължина на вълната; N.A - цифрова апертура. От тази формула става ясно, че когато се наблюдава във видима светлина (зелена част от спектъра - λ = 550 nm), разделителната способност (граница на разделителната способност) не може да бъде > 0,2 µm
Влиянието на цифровата апертура на обектива на микроскопа върху качеството на изображението
Начини за увеличаване на оптичната разделителна способност
Избор на голям ъгъл на светлинния конус, както от страната на обектива, така и от страната на светлинния източник. Благодарение на това е възможно да се съберат повече пречупени лъчи светлина от много тънки структури в лещата. Следователно, първият начин за увеличаване на разделителната способност е да се използва кондензатор, чиято числова апертура съвпада с числовата апертура на обектива.
Вторият метод е да се използва течност за потапяне между предната леща на обектива и покривното стъкло. Така влияем върху показателя на пречупване на средата n, описан в първата формула. Оптималната му стойност, препоръчана за течности за потапяне, е 1,51.
Течности за потапяне
Течности за потапянеса необходими за увеличаване на цифровата апертура и съответно за увеличаване на разделителната способност на потапящи се обективи, специално проектирани за работа с тези течности и съответно маркирани. Течностите за потапяне, поставени между обектива и образеца, имат по-висок индекс на пречупване от въздуха. Следователно светлинните лъчи, отклонени от най-малките детайли на обекта, не се разпръскват при напускане на препарата и влизат в обектива, което води до увеличаване на разделителната способност.
Има водопотопяеми лещи (маркирани с бял пръстен), маслопотопяеми лещи (черен пръстен), глицеринови потапящи лещи (жълт пръстен) и монобромнафталенови потапящи лещи (червен пръстен). При светлинна микроскопия на биологични препарати се използват водни и маслени имерсионни обективи. Специални кварцови глицеринови имерсионни обективи предават късовълнова ултравиолетова радиация и са предназначени за ултравиолетова (да не се бърка с флуоресцентна) микроскопия (т.е. за изследване на биологични обекти, които избирателно абсорбират ултравиолетови лъчи). Имерсионни обективи от монобромиран нафталин не се използват при микроскопия на биологични обекти.
Дестилирана вода се използва като течност за потапяне за водопотопяеми лещи, а естествено (кедрово) или синтетично масло с определен индекс на пречупване се използва като течност за потапяне за маслени лещи.
За разлика от други течности за потапяне маслено потапянее хомогенен, защото има индекс на пречупване, равен или много близък до индекса на пречупване на стъклото. Обикновено този индекс на пречупване (n) се изчислява за конкретна спектрална линия и конкретна температура и е посочен върху бутилката с масло. Например индексът на пречупване на имерсионно масло за работа с покривно стъкло за спектрална линия D в натриевия спектър при температура = 20°C е 1,515 (nD 20 = 1,515), за работа без покривно стъкло (nD 20 = 1,520) ).
За работа с апохроматични лещи се нормализира и дисперсията, т.е. разликата в показателите на пречупване за различните линии на спектъра.
Използването на синтетично имерсионно масло е за предпочитане, тъй като неговите параметри са по-точно стандартизирани и за разлика от кедровото масло не изсъхва върху повърхността на предната леща на обектива.
Като се има предвид горното, в никакъв случай не трябва да използвате заместители на маслото за потапяне и по-специално вазелиново масло. При някои методи на микроскопия, за да се увеличи апертурата на кондензатора, между кондензатора и образеца се поставя течност за потапяне (обикновено дестилирана вода).
Ограничение на разделителната способност- това е най-малкото разстояние между две точки на обект, при което тези точки са различими, т.е. се възприемат в микроскоп като две точки.
Резолюциясе определя като способността на микроскопа да произвежда отделни изображения на малки детайли на обекта, който се изследва. Дава се по формулата:
където A е числовата апертура, l е дължината на вълната на светлината; , където n е индексът на пречупване на средата, в която се намира въпросният обект, U е апертурният ъгъл.
За изследване на структурата на най-малките живи същества са необходими микроскопи с голямо увеличение и добра разделителна способност. Оптичният микроскоп е ограничен до увеличение от 2000 пъти и има разделителна способност не по-добра от 250 nm. Тези стойности не са подходящи за изучаване на фини детайли на клетките.
118. Ултравиолетов микроскоп.Един от начините за намаляване
Ограничението на разделителната способност на микроскопа е използването на светлина с по-къса дължина на вълната. В тази връзка се използва ултравиолетов микроскоп, при който микрообектите се изследват в ултравиолетови лъчи. Тъй като окото не възприема директно това лъчение, се използват фотографски плаки, флуоресцентни екрани или електрооптични преобразуватели. Друг начин за намаляване на разделителната способност на микроскопа е увеличаване на индекса на пречупване на средата, в която се намира микроскопът. За целта се поставя в течност за потапяне, например кедрово масло.
119. Луминесцентна (флуоресцентна) микроскопиясе основава на способността на някои вещества да луминесцират, тоест да светят, когато са осветени с невидима ултравиолетова или синя светлина.
Цветът на луминесценцията се измества към част от спектъра с по-голяма дължина на вълната в сравнение със светлината, която го възбужда (правилото на Стокс). Когато луминесценцията се възбужда от синя светлина, нейният цвят може да варира от зелено до червено; ако луминесценцията се възбужда от ултравиолетово лъчение, тогава луминесценцията може да бъде във всяка част от видимия спектър. Тази характеристика на луминесценция позволява, като се използват специални филтри, които абсорбират вълнуваща светлина, да се наблюдава относително слабо луминисцентно сияние.
Тъй като повечето микроорганизми нямат собствена луминесценция, те се оцветяват с разтвори на флуоресцентни багрила. Този метод се използва за бактериоскопско изследване на причинителите на някои инфекции: туберкулоза (ауромин), включвания в клетки, образувани от някои вируси и др. Същият метод може да се използва за цитохимично изследване на живи и фиксирани микроорганизми. В реакцията на имунофлуоресценция с използване на антитела, маркирани с флуорохроми, антигени на микроорганизми или антитела се откриват в серума на пациентите
120. Фазово-контрастна микроскопия.При микроскопиране на неоцветени микроорганизми, които се различават от околната среда само по индекса на пречупване, няма промяна в интензитета (амплитудата) на светлината, а се променя само фазата на предаваните светлинни вълни. Следователно окото не може да забележи тези промени и наблюдаваните обекти изглеждат с нисък контраст и прозрачни. За наблюдение на такива обекти използвайте фазово контрастна микроскопия,въз основа на трансформацията на невидимите фазови промени, въведени от обект, в амплитудни промени, видими за окото.
Благодарение на използването на този метод на микроскопия контрастът на живите неоцветени микроорганизми се увеличава драстично и те изглеждат тъмни на светъл фон или светли на тъмен фон.
Фазово-контрастната микроскопия се използва и за изследване на клетки от тъканна култура, наблюдение на ефектите на различни вируси върху клетките и т.н.
121. Микроскопия в тъмно поле.Микроскопията в тъмно поле се основава на способността на микроорганизмите силно да разсейват светлината. За микроскопия в тъмно поле се използват конвенционални обективи и специални кондензатори в тъмно поле.
Основната характеристика на кондензаторите с тъмно поле е, че централната им част е затъмнена и директните лъчи от осветителя не влизат в обектива на микроскопа. Обектът се осветява от наклонени странични лъчи и в обектива на микроскопа влизат само лъчи, разпръснати от частици в препарата. Микроскопията с тъмно поле се основава на ефекта на Тиндал, известен пример за който е откриването на прахови частици във въздуха, когато са осветени от тесен лъч слънчева светлина.
С микроскопия в тъмно поле микроорганизмите изглеждат ярко светещи на черен фон. С този метод на микроскопия могат да бъдат открити най-малките микроорганизми, чиито размери са извън разделителната способност на микроскопа. Микроскопията с тъмно поле обаче ви позволява да видите само очертанията на обекта, но не ви позволява да изучавате вътрешната структура.
122. Топлинно излъчванее най-разпространеният тип електромагнитно излъчване в природата. Това се дължи на енергията на топлинното движение на атомите и молекулите на веществото. Топлинното излъчване е присъщо на всички тела при всяка температура, различна от абсолютната нула.
Обща излъчвателна способност на тялото E (наричана още енергийна осветеност) е количеството енергия, излъчено от единица повърхност на тяло за 1 s. Измерено в J/m 2 s.
Обща радиационна абсорбционна способност на тялотоА (коефициент на поглъщане) е отношението на лъчистата енергия, погълната от тялото, към цялата лъчиста енергия, падаща върху него; А е безразмерна величина.
123. Абсолютно черно тяло.Въображаемо тяло, което абсорбира цялата лъчиста енергия, падаща върху него при всяка температура, се нарича абсолютно черно.
Закон на Кирхоф.За всички тела при дадена температура съотношението на излъчвателната способност E към способността за поглъщане на радиация A е постоянна стойност, равна на излъчвателната способност на абсолютно черно тяло дпри същата температура:
д.
Закон на Стефан-Болцман.Общата излъчвателна способност на черно тяло е право пропорционална на четвъртата степен на абсолютната му температура:
e=sT 4 ,
където s е константата на Стефан-Болцман.
Законът за виното.Дължината на вълната, съответстваща на максималното излъчване на черно тяло, е обратно пропорционална на неговата абсолютна температура:
l t ×T = V,
където v е константата на Wien.
Въз основа на закона на виното оптична пирометрия– метод за определяне на температурата на горещи тела (метал в топилна пещ, газ в облак от атомна експлозия, повърхност на звезди и др.) от техния радиационен спектър. Именно този метод за първи път определи температурата на повърхността на Слънцето.
124 . Инфрачервено лъчение.Електромагнитното лъчение, което заема спектралната област между червената граница на видимата светлина (λ = 0,76 μm) и късовълновото радио лъчение (λ = 1 - 2 mm), се нарича инфрачервено (IR). Нагретите твърди тела и течности излъчват непрекъснат инфрачервен спектър.
Терапевтичното приложение на инфрачервеното лъчение се основава на неговия топлинен ефект. За лечение се използват специални лампи.
Инфрачервеното лъчение прониква в тялото на дълбочина около 20 mm, така че повърхностните слоеве се нагряват в по-голяма степен. Терапевтичният ефект се дължи на получения температурен градиент, който активира дейността на терморегулаторната система. Увеличаването на кръвоснабдяването на облъчената област води до благоприятни терапевтични последици.
125. Ултравиолетово лъчение.Електромагнитно излъчване,
заемащи спектралната област между виолетовия ръб на видимата светлина (λ = 400 nm) и дълговълновата част на рентгеновото лъчение (λ = 10 nm) се нарича ултравиолетово (UV).
Нагретите твърди вещества при високи температури отделят
значително количество ултравиолетова радиация. Максимумът обаче
Спектралната плътност на енергийната светимост, в съответствие със закона на Wien, е при 7000 K. На практика това означава, че при нормални условия топлинното излъчване на сивите тела не може да служи като ефективен източник на UV радиация. Най-мощният източник на UV радиация е Слънцето, 9% от чиято радиация на границата на земната атмосфера е ултравиолетова.
UV радиацията е необходима за работата на UV микроскопи, флуоресцентни микроскопи и за флуоресцентен анализ. Основното приложение на ултравиолетовите лъчи в медицината е свързано с техните специфични биологични ефекти, които се дължат на фотохимични процеси.
126. Термография– това е регистриране на радиация от различни области
повърхността на тялото за целите на диагностичната интерпретация. Температурата се определя по два начина. В един случай се използват дисплеи с течни кристали, чиито оптични свойства са много чувствителни към малки промени в температурата.
Чрез поставянето на тези индикатори върху тялото на пациента е възможно визуално да се определи локалната температурна разлика чрез промяна на цвета им.
Друг метод се основава на използването термовизионни камери, които използват чувствителни детектори за инфрачервено лъчение, като фоторезистори.
127. Физиологични основи на термографията. Физиологичните процеси, протичащи в човешкото тяло, са придружени от отделяне на топлина, която се пренася от циркулиращата кръв и лимфа. Източникът на топлина са биохимичните процеси, протичащи в живия организъм. Генерираната топлина се пренася от кръвта в цялото тяло. Притежавайки висок топлинен капацитет и топлопроводимост, циркулиращата кръв е способна на интензивен топлообмен между централните и периферните области на тялото. Температурата на кръвта, преминаваща през кожните съдове, се понижава с 2-3°.
Термографията се основава на феномена на увеличаване на интензитета на инфрачервеното лъчение върху патологични огнища (поради повишено кръвоснабдяване и метаболитни процеси в тях) или намаляване на интензитета му в области с намален регионален кръвоток и съпътстващи промени в тъканите и органите. . Това обикновено се изразява с появата на "гореща зона". Има два основни вида термография: телетермография и контактна холестерична термография.
128. Телетермографиясе основава на преобразуването на инфрачервеното лъчение от човешкото тяло в електрически сигнал, който се визуализира на екрана на термовизионна камера. Чувствителните фоторезистори се използват като приемни устройства за инфрачервено лъчение в термовизионни камери.
Термокамерата работи по следния начин. Инфрачервеното лъчение се фокусира от система от лещи и след това удря фотодетектор, който работи, когато се охлади до –196°C. Сигналът от фотодетектора се усилва и се подлага на цифрова обработка с последващо предаване на получената информация на екрана на цветен монитор.
129. Контактна течнокристална термографияразчита на оптичните свойства на анизотропните холестерични течни кристали, които се проявяват като промяна на цвета до цветовете на дъгата, когато се прилагат върху термично излъчващи повърхности. Най-студените области са червени, а най-горещите са сини.
Термографията с течнокристална контактна плоча в момента се използва широко и успешно в различни области на медицината, но дистанционните методи за запис на инфрачервено лъчение на човешкото тяло са намерили много по-голямо приложение.
130. Клинични приложения на термографията.Термографската диагностика няма външно въздействие или неудобство за пациента и ви позволява да „видите“ аномалиите в топлинния модел на повърхността на кожата на пациента, които са характерни за много заболявания и физически разстройства.
Термографията, като физиологичен, безвреден, неинвазивен диагностичен метод, намира приложение в практическата медицина за диагностициране на широк спектър от патологии: заболявания на млечните жлези, гръбначния стълб, ставите, щитовидната жлеза, УНГ органи, кръвоносни съдове, черен дроб, жлъчка пикочен мехур, черва, стомах, панкреас, бъбреци, пикочен мехур, простатна жлеза. Термографията ви позволява да регистрирате промени в самото начало на развитието на патологичния процес, преди появата на структурни промени в тъканите.
131. Ръдърфорд (планетарен) модел на атома.Според този модел целият положителен заряд и почти цялата маса (повече от 99,94%) на атома са концентрирани в атомното ядро, чийто размер е незначителен (около 10 -13 cm) в сравнение с размера на атома. (10 -8 см). Електроните се движат около ядрото по затворени (елиптични) орбити, образувайки електронната обвивка на атома. Зарядът на ядрото е равен по абсолютна стойност на общия заряд на електроните.
Недостатъци на модела на Ръдърфорд.
а) в модела на Ръдърфорд атомът е нестабилен
образование, докато опитът показва обратното;
б) според Ръдърфорд радиационният спектър на атома е непрекъснат, докато опитът говори за дискретния характер на излъчването.
132. Квантова теория за структурата на атома според Бор.Въз основа на идеята за дискретността на енергийните състояния на атома, Бор подобрява атомния модел на Ръдърфорд, създавайки квантова теория за структурата на атома. Тя се основава на три постулата.
Електроните в атома не могат да се движат по никакви орбити, а само по орбити с много определен радиус. В тези орбити, наречени стационарни, ъгловият импулс на електрона се определя от израза:
където m е масата на електрона, v е неговата скорост, r е радиусът на електронната орбита, n е цяло число, наречено квант (n=1,2,3, ...).
Движението на електрони в стационарни орбити не е придружено от излъчване (поглъщане) на енергия.
Прехвърляне на електрон от една стационарна орбита в друга
придружено от излъчване (или поглъщане) на енергиен квант.
Стойността hn на този квант е равна на енергийната разлика W 1 – W 2 на стационарните състояния на атома преди и след излъчване (поглъщане):
hn=W 1 – W 2.
Тази връзка се нарича условие за честота.
133. Видове спектри.Има три основни вида спектри: плътни, линейни и ивици.
Линейни спектри
атоми. Излъчването се причинява от преходи на свързани електрони към по-ниски енергийни нива.
Раирани спектрисе излъчват от отделни възбудени
молекули. Радиацията се причинява както от електронни преходи в атомите, така и от вибрационните движения на самите атоми в молекулата.
Непрекъснати спектриизлъчвани от колекции от много молекулни и атомни йони, взаимодействащи един с друг.
Основна роля в радиацията играе хаотичното движение на тези частици, причинено от висока температура.
134. Понятие за спектрален анализ. Всеки химичен елемент
излъчва (и абсорбира) светлина с много специфични дължини на вълната, уникални за този елемент. Линейните спектри на елементите се получават чрез фотографиране в спектрографи, в които светлината се разлага с помощта на дифракционна решетка. Линейният спектър на даден елемент е вид „пръстов отпечатък“, който ви позволява точно да идентифицирате този елемент въз основа на дължините на вълните на излъчваната (или абсорбирана) светлина. Спектрографските изследвания са една от най-мощните техники за химичен анализ, с които разполагаме.
Качествен спектрален анализ– това е сравнение на получените спектри с табличните за определяне на състава на веществото.
Количествен спектрален анализизвършва се чрез фотометрия (определяне на интензитета) на спектрални линии: яркостта на линиите е пропорционална на количеството на даден елемент.
Калибриране на спектроскоп. За да се използва спектроскоп за определяне на дължините на вълните на изследвания спектър, спектроскопът трябва да бъде калибриран, т.е. установи връзката между дължините на вълните на спектралните линии и деленията на скалата на спектроскопа, при които те са видими.
135. Основни характеристики и области на приложение на спектралния анализ.Използвайки спектрален анализ, можете да определите както атомния, така и молекулния състав на дадено вещество. Спектралния анализ дава възможност за качествено откриване на отделните компоненти на анализираната проба и количествено определяне на тяхната концентрация. Вещества с много сходни химични свойства, които са трудни или дори невъзможни за анализ чрез химични методи, лесно се определят спектрално.
Чувствителностспектралният анализ обикновено е много висок. Директният анализ постига чувствителност от 10 -3 - 10 -6%. СкоростСпектралния анализ обикновено значително надвишава скоростта на анализа, извършван с други методи.
136. Спектрален анализ в биологията.Спектроскопският метод за измерване на оптичната активност на веществата се използва широко за определяне на структурата на биологични обекти. При изследване на биологични молекули се измерват техните абсорбционни спектри и флуоресценция. Багрилата, които флуоресцират при лазерно възбуждане, се използват за определяне на водородния индекс и йонната сила в клетките, както и за изследване на специфични области в протеините. С помощта на резонансно раманово разсейване се изследва структурата на клетките и се определя конформацията на протеиновите и ДНК молекулите. Спектроскопията играе важна роля в изследването на фотосинтезата и биохимията на зрението.
137. Спектрален анализ в медицината.В човешкото тяло има повече от осемдесет химични елемента. Тяхното взаимодействие и взаимно влияние осигурява процесите на растеж, развитие, храносмилане, дишане, имунитет, хемопоеза, памет, оплождане и др.
За диагностика на микро- и макроелементите, както и на техния количествен дисбаланс, най-благоприятният материал са косата и ноктите. Всеки косъм съхранява цялостна информация за минералния метаболизъм на целия организъм през целия период на неговия растеж. Спектралния анализ дава пълна информация за минералния баланс за дълъг период от време. Някои токсични вещества могат да бъдат открити само с този метод. За сравнение: конвенционалните методи ви позволяват да определите съотношението на по-малко от десет микроелемента по време на изследването с помощта на кръвен тест.
Резултатите от спектралния анализ помагат на лекаря при диагностициране и търсене на причината за заболяванията, идентифициране на скрити заболявания и предразположение към тях; ви позволяват по-точно да предписвате лекарства и да разработвате индивидуални схеми за възстановяване на минералния баланс.
Трудно е да се надцени значението на спектроскопските методи във фармакологията и токсикологията. По-специално, те позволяват да се анализират проби от фармакологични лекарства по време на тяхното валидиране, както и да се идентифицират фалшиви лекарства. В токсикологията ултравиолетовата и инфрачервената спектроскопия позволяват идентифицирането на много алкалоиди от екстрактите на Stas.
138. ЛуминесценцияНар. прекомерно излъчване на тяло при дадена температура с продължителност, значително надвишаваща периода на излъчваните светлинни вълни.
Фотолуминесценция.Луминесценцията, причинена от фотони, се нарича фотолуминесценция.
Хемилуминесценция.Луминесценцията, придружаваща химичните реакции, се нарича хемилуминесценция.
139. Луминесцентен анализвъз основа на наблюдение на луминесценцията на обекти с цел тяхното изучаване; използвани за откриване на началните етапи на разваляне на храни, сортиране на фармакологични лекарства и диагностициране на определени заболявания.
140. Фотоелектричен ефектнаречено феномен на изтегляне
електрони от вещество под въздействието на падаща върху него светлина.
При външен фотоелектричен ефектелектрон напуска повърхността на веществото.
При вътрешен фотоелектричен ефектелектронът се освобождава от връзките си с атома, но остава вътре в веществото.
Уравнението на Айнщайн:
където hn е енергията на фотона, n е неговата честота, A е работната работа на електрона, е кинетичната енергия на излъчения електрон, v е неговата скорост.
Закони на фотоелектричния ефект:
Броят на фотоелектроните, излъчени от металната повърхност за единица време, е пропорционален на падащия върху метала светлинен поток.
Максимална начална кинетична енергия на фотоелектроните
се определя от честотата на падащата светлина и не зависи от нейния интензитет.
За всеки метал има червена граница на фотоелектричния ефект, т.е. максималната дължина на вълната l 0, при която фотоелектричният ефект все още е възможен.
Външният фотоелектричен ефект се използва във фотоумножителни тръби (ФЕУ) и електронно-оптични преобразуватели (ЕОП). ФЕУ се използват за измерване на светлинни потоци с нисък интензитет. С тяхна помощ може да се открие слаба биолуминесценция. Тръбите за усилване на изображението се използват в медицината за подобряване на яркостта на рентгеновите изображения; в термографията - за преобразуване на инфрачервеното лъчение на тялото във видимо лъчение. Освен това фотоклетките се използват в метрото при преминаване на турникети, в модерни хотели, летища и др. за автоматично отваряне и затваряне на врати, за автоматично включване и изключване на улично осветление, за определяне на осветеност (луксметър) и др.
141. Рентгеново лъчениее електромагнитно излъчване с дължина на вълната от 0,01 до 0,000001 микрона. Той кара покрития с фосфор екран да свети и емулсията да почернява, което го прави подходящ за фотография.
Рентгеновите лъчи се произвеждат, когато електроните внезапно спрат, когато ударят анода в рентгенова тръба. Първо, електроните, излъчени от катода, се ускоряват от ускоряваща потенциална разлика до скорости от порядъка на 100 000 km/s. Това лъчение, наречено спирачно лъчение, има непрекъснат спектър.
Интензитетът на рентгеновото лъчение се определя по емпиричната формула:
където I е силата на тока в тръбата, U е напрежението, Z е поредният номер на атома на антикатодното вещество, k е const.
Рентгеновото лъчение в резултат на забавянето на електроните се нарича "тормозно лъчение".
Късовълновите рентгенови лъчи обикновено са по-проникващи от дълговълновите рентгенови лъчи и се наричат жилав, и дълги вълни – мека.
При високо напрежение в рентгеновата тръба, заедно с
рентгенови лъчи с непрекъснат спектър произвеждат рентгенови лъчи с линеен спектър; последният се наслагва върху непрекъснатия спектър. Това излъчване се нарича характерно, тъй като всяко вещество има свой собствен, характерен линеен рентгенов спектър (непрекъснат спектър от анодното вещество и се определя само от напрежението на рентгеновата тръба).
142. Свойства на рентгеновото лъчение.Рентгеновите лъчи имат всички свойства, които характеризират светлинните лъчи:
1) не се отклоняват в електрически и магнитни полета и следователно не носят електрически заряд;
2) имат фотографски ефект;
3) предизвикват йонизация на газа;
4) способни да предизвикват луминесценция;
5) могат да бъдат пречупени, отразени, да имат поляризация и да дават феномена на интерференция и дифракция.
143. Закон на Моузли.Тъй като атомите на различни вещества имат различни енергийни нива в зависимост от тяхната структура, спектрите на характеристичното излъчване зависят от структурата на атомите на анодното вещество. Характерните спектри се изместват към по-високи честоти с увеличаване на ядрения заряд. Този модел е известен като закон на Моузли:
където n е честотата на спектралната линия, Z е поредният номер на излъчващия елемент, A и B са константи.
144. Взаимодействие на рентгеновите лъчи с веществото.В зависимост от съотношението на фотонната енергия e и йонизационната енергия A протичат три основни процеса.
Кохерентно (класическо) разсейване. Разсейването на рентгеновите лъчи с дълги вълни възниква главно без промяна на дължината на вълната и се нарича кохерентно . Това се случва, ако енергията на фотона е по-малка от йонизационната енергия: hn<А. Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяются, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия.
Некохерентно разсейване (ефект на Комптън). През 1922 г. А.Х. Комптън, наблюдавайки разсейването на твърдите рентгенови лъчи, открива намаляване на проникващата способност на разсеяния лъч в сравнение с падащия. Това означаваше, че дължината на вълната на разсеяните рентгенови лъчи е по-дълга от падащите рентгенови лъчи. Разсейването на рентгенови лъчи с промяна на дължината на вълната се нарича некохерентно, а самото явление се нарича ефект на Комптън.
Фото ефект. При фотоелектричния ефект рентгеновите лъчи се абсорбират от атом, което води до изхвърляне на електрон и йонизиране на атома (фотойонизация). Ако фотонната енергия е недостатъчна за йонизация, тогава фотоелектричният ефект може да се прояви при възбуждане на атоми без излъчване на електрони.
Йонизиращ ефектРентгеновото лъчение се проявява в повишаване на електропроводимостта под въздействието на рентгеновите лъчи. Това свойство се използва в дозиметрията за количествено определяне на ефекта от този вид радиация.
145. Рентгенова луминесценциянаречено сияние на редица вещества при рентгеново облъчване. Това сияние на платинов синоксид барий позволи на Рентген да открие лъчите. Това явление се използва за създаване на специални светлинни екрани с цел визуално наблюдение на рентгенови лъчи, понякога за засилване на ефекта на рентгеновите лъчи върху фотографска плака, което позволява тези лъчи да бъдат записани.
146. Рентгенова абсорбцияописано от закона на Бугер:
F = F 0 e - m x,
където m е линейният коефициент на затихване,
x е дебелината на слоя вещество,
F 0 – интензитет на падащото лъчение,
F е интензитетът на предаваното лъчение.
147. Въздействие на рентгеновото лъчение върху организма. Въпреки че облъчването по време на рентгенови изследвания е малко, те могат да доведат до промени в хромозомния апарат на клетките - радиационни мутации. Затова трябва да се регламентират рентгеновите изследвания.
148. Рентгенова диагностика.Рентгеновата диагностика се основава на селективното поглъщане на рентгеновото лъчение от тъканите и органите.
149. Рентгенова снимка.По време на флуороскопията се получава изображение на трансилюминирания обект на флуороскопски екран. Техниката е проста и икономична, позволява да се наблюдава движението на органите и движението на контрастното вещество в тях. Той обаче има и недостатъци: след него не остава документ, който да бъде обсъждан или разглеждан в бъдеще. Малките детайли на изображението трудно се виждат на екрана. Флуороскопията е свързана с много по-голямо облъчване на пациента и лекаря, отколкото радиографията.
150. Рентгенография.При радиографията лъч рентгенови лъчи се насочва към частта от тялото, която се изследва. Лъчението, преминаващо през човешкото тяло, удря филма, върху който след обработка се получава изображение.
151. Електрорентгенография.При него сноп рентгеново лъчение, преминаващ през пациента, удря селенова плоча, заредена със статично електричество. В този случай плочата променя своя електрически потенциал и върху нея се появява латентен образ на електрически заряди.
Основното предимство на метода е възможността за бързо получаване на голям брой висококачествени изображения без използване на рентгенов филм, съдържащ скъпи сребърни съединения и без „мокрия“ фотографски процес.
152. Флуорография.Принципът му е да снима рентгеново изображение от екран върху ролков филм с малък формат. Използва се за масови проучвания на населението. Предимствата на метода са бързина и ефективност.
153. Изкуствено контрастиране на органи.Методът се основава на
въвеждане в тялото на безвредни вещества, които абсорбират
Рентгеновото лъчение е много по-силно или, обратно, много по-слабо от изследвания орган. Например, на пациента се препоръчва да приема водна суспензия на бариев сулфат. В този случай на изображението се появява сянка на контрастна маса, разположена в стомашната кухина. По позицията, формата, размера и очертанията на сянката можете да прецените позицията на стомаха, формата и размера на неговата кухина.
Йодът се използва за контрастиране на щитовидната жлеза. Газовете, използвани за тази цел, са кислород, азотен оксид и въглероден диоксид. Само азотен оксид и въглероден диоксид могат да бъдат инжектирани в кръвта, тъй като те, за разлика от кислорода, не причиняват газова емболия.
154. Усилватели на рентгеново изображение.Яркостта на сиянието, което преобразува рентгеновото лъчение във видимата светлина на флуоресцентния екран, който рентгенологът използва при извършване на флуороскопия, е стотни от кандели на квадратен метър (кандели - свещ). Това приблизително съответства на яркостта на лунната светлина в безоблачна нощ. При такова осветление човешкото око работи в режим на здрачно зрение, при който малките детайли и слабите разлики в контраста се различават изключително слабо.
Невъзможно е да се увеличи яркостта на екрана поради пропорционално увеличаване на дозата на облъчване на пациента, което така или иначе не е безобидно.
Способността да се елиминира това препятствие се осигурява от усилватели на рентгенови изображения (XI), които са способни да увеличат яркостта на изображенията хиляди пъти чрез многократно ускоряване на електрони с помощта на външно електрическо поле. В допълнение към увеличаването на яркостта, URI могат значително да намалят дозата на радиация по време на изследване.
155. Ангиография– метод за контрастно изследване на кръвоносните съдове
система, при която под визуален рентгенов контрол с помощта на URI и телевизия, рентгенолог вкарва тънка еластична тръба - катетър - във вена и я насочва заедно с кръвния поток към почти всяка област на тялото, дори към сърцето. След това в точния момент през катетъра се инжектира рентгеноконтрастна течност и в същото време се правят поредица от изображения, следващи едно след друго с висока скорост.
156. Цифров метод за обработка на информация.Електрическите сигнали са най-удобната форма за последваща обработка на изображения. Понякога е полезно да подчертаете линия в изображение, да подчертаете контур или понякога да подчертаете текстура. Обработката може да се извърши както с помощта на електронни аналогови, така и с цифрови методи. За целите на цифровата обработка аналоговите сигнали се преобразуват в дискретна форма с помощта на аналогово-цифрови преобразуватели (ADC) и се изпращат към компютъра в тази форма.
Светлинното изображение, получено на флуороскопския екран, се усилва от електронно-оптичен преобразувател (ЕОК) и влиза през оптичната система на входа на телевизионната тръба ТТ, превръщайки се в поредица от електрически сигнали. С помощта на АЦП се извършва дискретизация и квантуване, а след това запис в цифрова памет с произволен достъп - RAM и обработка на сигналите за изображения по зададени програми. Преобразуваното изображение отново се преобразува в аналогова форма с помощта на DAC цифрово-аналогов преобразувател и се показва на екрана на устройството за видеоконтрол VKU на дисплей в сива скала.
157. Цветово кодиране на черно-бели изображения.Повечето интроскопични изображения са монохромни, т.е. лишени от цвят. Но нормалното човешко зрение е цветно. За да се използват пълноценно силите на окото, в някои случаи има смисъл изкуствено да оцветяваме нашите интроскопични изображения в последния етап от тяхната трансформация.
Когато окото възприема цветни изображения,
допълнителни характеристики на изображението, които улесняват анализа. Това
нюанс, наситеност на цвета, цветови контраст. При цвят многократно се увеличава видимостта на детайлите и контрастната чувствителност на окото.
158. Рентгенова терапия.Рентгеновото лъчение се използва за лъчева терапия при лечението на редица заболявания. Показанията и тактиката на лъчетерапията са в много отношения подобни на методите на гама-терапията.
159. Томография.Изображението на орган или патологична формация, представляващи интерес за лекаря, се покрива със сенки на съседни органи и тъкани, разположени по протежение на рентгеновия лъч.
Същността на томографията е, че по време на снимачния процес
Рентгеновата тръба се движи спрямо пациента, като дава ясни изображения само на онези детайли, които лежат на дадена дълбочина. По този начин томографията е послойно рентгеново изследване.
160. Лазерно лъчение– е кохерентен идентично насочен
радиация от много атоми, създаващи тесен лъч монохроматична светлина.
За да започне да работи лазерът, е необходимо голям брой атоми от работното му вещество да се превърнат във възбудено (метастабилно) състояние. За да направите това, електромагнитната енергия се прехвърля към работното вещество от специален източник (метод на изпомпване). След това в работното вещество ще започнат почти едновременни принудителни преходи на всички възбудени атоми към нормално състояние с излъчване на мощен лъч фотони.
161. Приложение на лазера в медицината.Високоенергийни лазери
използван като лазерен скалпел в онкологията. В този случай се постига рационално изрязване на тумора с минимално увреждане на околните тъкани и операцията може да се извърши в близост до мозъчни структури с голямо функционално значение.
Загубата на кръв при използване на лазерен лъч е много по-малка, раната е напълно стерилизирана, а подуването в следоперативния период е минимално.
Лазерите са особено ефективни при очна микрохирургия. Позволява лечение на глаукома чрез „пробиване” с лъча на микроскопични отвори за изтичане на вътреочна течност. Лазерът се използва за нехирургично лечение на отлепване на ретината.
Лазерно лъчение с ниска енергияима противовъзпалителен, аналгетичен ефект, променя съдовия тонус, подобрява метаболитните процеси и др.; използва се в специална терапия в различни области на медицината.
162. Въздействие на лазера върху тялото.Въздействието на лазерното лъчение върху тялото в много отношения е подобно на въздействието на електромагнитното лъчение във видимия и инфрачервения диапазон. На молекулярно ниво такъв ефект води до промяна в енергийните нива на молекулите на живата материя, тяхното стереохимично пренареждане и коагулация на протеиновите структури. Физиологичните ефекти на лазерното излагане са свързани с фотодинамичния ефект на фотореактивацията, ефекта на стимулиране или инхибиране на биологични процеси, промени във функционалното състояние както на отделните системи, така и на организма като цяло.
163. Използване на лазери в биомедицински изследвания.Една от основните области на лазерната диагностика е спектроскопия на кондензирана материя, което дава възможност за анализ на биологични тъкани и тяхната визуализация на клетъчно, субклетъчно и молекулярно ниво.
Светлинна микроскопия
Светлинната микроскопия осигурява увеличение до 2-3 хиляди пъти, цветно и движещо се изображение на жив обект, възможност за микрофилмиране и дългосрочно наблюдение на същия обект, оценка на неговата динамика и химия.
Основните характеристики на всеки микроскоп са резолюция и контраст. Разделителната способност е минималното разстояние, на което се намират две точки, демонстрирано отделно от микроскопа. Разделителната способност на човешкото око в режим на най-добро виждане е 0,2 mm.
Контрастът на изображението е разликата в яркостта между изображението и фона. Ако тази разлика е по-малка от 3 - 4%, то тя не може да се улови нито с окото, нито с фотоплака; тогава изображението ще остане невидимо, дори ако микроскопът разреши неговите детайли. Контрастът се влияе както от свойствата на обекта, които променят светлинния поток спрямо фона, така и от способността на оптиката да улови получените разлики в свойствата на лъча.
Възможностите на светлинния микроскоп са ограничени от вълновата природа на светлината. Физическите свойства на светлината – цвят (дължина на вълната), яркост (амплитуда на вълната), фаза, плътност и посока на разпространение на вълната се променят в зависимост от свойствата на обекта. Тези разлики се използват в съвременните микроскопи за създаване на контраст.
Увеличението на микроскопа се определя като произведение от увеличението на обектива и увеличението на окуляра. Типичните изследователски микроскопи имат увеличение на окуляра 10 и увеличение на обектива 10, 45 и 100. Съответно увеличението на такъв микроскоп варира от 100 до 1000. Някои микроскопи имат увеличение до 2000. Дори по-голямото увеличение не има смисъл, тъй като резолюцията не се подобрява. Напротив, качеството на изображението се влошава.
Числовата апертура се използва за изразяване на разделителната способност на оптична система или коефициента на апертура на леща. Апертурата на обектива е интензитетът на светлината на единица площ от изображението, приблизително равен на квадрата на NA. Стойността на NA е приблизително 0,95 за добър обектив. Микроскопът обикновено е оразмерен така, че общото му увеличение да е около 1000 NA. Ако между обектива и пробата се постави течност (масло или по-рядко дестилирана вода), се получава „потапящ“ обектив с NA стойност до 1,4 и съответно подобрение на разделителната способност.
Методи на светлинна микроскопия
Методи на светлинна микроскопия (осветяване и наблюдение). Методите за микроскопия се избират (и предоставят конструктивно) в зависимост от естеството и свойствата на изследваните обекти, тъй като последните, както беше отбелязано по-горе, влияят на контраста на изображението.
Метод на светло поле и неговите разновидности
Методът на светлото поле в пропусната светлина се използва за изследване на прозрачни препарати с абсорбиращи (светлопоглъщащи) частици и части, включени в тях. Това могат да бъдат например тънки цветни срезове от животински и растителни тъкани, тънки срезове от минерали и др. При липса на препарат лъч светлина от кондензатора, преминаващ през лещата, създава равномерно осветено поле в близост до фокална равнина на окуляра. При наличие на абсорбиращ елемент в препарата се получава частично поглъщане и частично разсейване на падащата върху него светлина, което предизвиква появата на изображението. Възможно е методът да се използва и при наблюдение на непоглъщащи обекти, но само ако те разпръскват светещия лъч толкова силно, че значителна част от него не попада в обектива.
Методът на косо осветление е вариант на предишния метод. Разликата между тях е, че светлината се насочва към обекта под голям ъгъл спрямо посоката на наблюдение. Понякога това помага да се разкрие „релефа“ на обект поради образуването на сенки.
Методът на светлото поле в отразената светлина се използва при изследване на непрозрачни обекти, които отразяват светлина, като полирани участъци от метали или руди. Препаратът се осветява (от осветител и полупрозрачно огледало) отгоре, през леща, която едновременно играе ролята на кондензатор. В изображението, създадено в равнина от лещата заедно с тръбната леща, се вижда структурата на препарата поради разликата в отражателната способност на неговите елементи; В светлото поле се открояват и нееднородности, които разсейват падащата върху тях светлина.
Метод на тъмното поле и неговите разновидности
Методът на микроскопия в тъмно поле се използва за получаване на изображения на прозрачни, неабсорбиращи обекти, които не могат да се видят чрез метода на светло поле. Често това са биологични обекти. Светлината от осветителя и огледалото се насочва върху препарата чрез специално проектиран кондензатор – т.нар. кондензатор на тъмно поле. При излизане от кондензатора основната част от светлинните лъчи, които не са променили посоката си при преминаване през прозрачния препарат, образуват лъч под формата на кух конус и не навлизат в лещата (която се намира вътре в този конус) . Изображението в микроскопа се формира само с помощта на малка част от лъчите, разпръснати от микрочастици на лекарството, разположени върху предметното стъкло в конуса и преминаващи през лещата. Микроскопията с тъмно поле се основава на ефекта на Тиндал, известен пример за който е откриването на прахови частици във въздуха, когато са осветени от тесен лъч слънчева светлина. В зрителното поле на тъмен фон се виждат светли изображения на структурните елементи на лекарството, които се различават от околната среда по своя индекс на пречупване. Големите частици имат само ярки ръбове, които разпръскват светлинни лъчи. Използвайки този метод, е невъзможно да се определи от външния вид на изображението дали частиците са прозрачни или непрозрачни, или имат по-висок или по-нисък индекс на пречупване в сравнение с околната среда.
Провеждане на изследване в тъмно поле
Предметните стъкла не трябва да са по-дебели от 1,1-1,2 mm, покривните 0,17 mm, без драскотини или замърсявания. Когато приготвяте лекарството, трябва да избягвате наличието на мехурчета и големи частици (тези дефекти ще бъдат видими с ярък блясък и няма да ви позволят да наблюдавате лекарството). За тъмно поле се използват по-мощни осветители и максимален интензитет на лампата.
Настройката на осветление в тъмно поле е основно както следва:
Инсталирайте светлината според Koehler;
Сменете кондензатора за светло поле с такъв за тъмно поле;
Имерсионно масло или дестилирана вода се нанася върху горната кондензаторна леща;
Повдигнете кондензатора, докато докосне долната повърхност на предметното стъкло;
Върху образеца се фокусира леща с ниско увеличение;
С помощта на центриращи винтове светло петно (понякога със затъмнена централна зона) се прехвърля в центъра на зрителното поле;
Чрез повдигане и спускане на кондензатора затъмнената централна зона изчезва и се получава равномерно осветено светло петно.
Ако това не може да се направи, тогава трябва да проверите дебелината на предметното стъкло (това явление обикновено се наблюдава при използване на твърде дебели предметни стъкла - конусът на светлината се фокусира в дебелината на стъклото).
След като настроите правилно светлината, поставете леща с необходимото увеличение и прегледайте образеца.
Методът ултрамикроскопия се основава на същия принцип - препаратите в ултрамикроскопите се осветяват перпендикулярно на посоката на наблюдение. С този метод е възможно да се открият (но не буквално „наблюдават“) изключително малки частици, чиито размери са далеч отвъд разделителната способност на най-мощните микроскопи. С помощта на потапящи ултрамикроскопи е възможно да се регистрира наличието в препарат на частици × частици с размер до 2 × 10 до -9 степен m. Но формата и точните размери на такива частици не могат да бъдат определени с този метод . Техните изображения се появяват пред наблюдателя под формата на дифракционни петна, чиито размери зависят не от размера и формата на самите частици, а от апертурата на лещата и увеличението на микроскопа. Тъй като такива частици разпръскват много малко светлина, за осветяването им са необходими изключително силни източници на светлина, като въглеродна електрическа дъга. Ултрамикроскопите се използват главно в колоидната химия.
Метод на фазов контраст
Методът на фазовия контраст и неговата разновидност – т.нар. Контрастният метод „аноптрал“ е предназначен за получаване на изображения на прозрачни и безцветни обекти, които са невидими, когато се наблюдават чрез метода на светлото поле. Те включват например живи неоцветени животински тъкани. Същността на метода е, че дори при много малки разлики в показателите на пречупване на различните елементи на препарата, светлинната вълна, преминаваща през тях, претърпява различни промени във фазата (придобива т.нар. фазов релеф). Невъзприемани директно нито от окото, нито от фотоплаката, тези фазови промени се преобразуват с помощта на специално оптично устройство в промени в амплитудата на светлинната вълна, т.е. в промени в яркостта („амплитуден релеф“), които се вече видими за окото или записани върху фоточувствителния слой. С други думи, в полученото видимо изображение разпределението на яркостта (амплитудата) възпроизвежда фазовия релеф. Полученото по този начин изображение се нарича фазово-контрастно.
Устройството за фазов контраст може да се монтира на всеки светлинен микроскоп и се състои от:
Комплект лещи със специални фазови пластини;
Кондензатор с въртящ се диск. Той съдържа пръстеновидни диафрагми, съответстващи на фазовите пластини във всяка от лещите;
Допълнителен телескоп за настройка на фазовия контраст.
Настройката на фазовия контраст е както следва:
Сменете лещите и кондензатора на микроскопа с фазови (обозначени с буквите Ph);
Инсталирайте обектив с ниско увеличение. Отворът в диска на кондензатора трябва да бъде без пръстеновидна диафрагма (обозначена с числото "0");
Регулирайте светлината според Кьолер;
Изберете фазова леща с подходящо увеличение и я фокусирайте върху образеца;
Завъртете кондензаторния диск и монтирайте пръстеновидната диафрагма, съответстваща на лещата;